【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于煤礦安全，涉及一種適用于高瓦斯煤礦鄰近煤層的采空區(qū)瓦斯治理方法。
技術(shù)介紹
1、煤礦瓦斯，作為煤礦生產(chǎn)中一種有害且潛在危險的氣體，其主要成分為甲烷，是煤礦安全生產(chǎn)的重大威脅。甲烷在煤體中的存在形態(tài)多樣，主要包括游離狀態(tài)和吸附狀態(tài)。據(jù)研究數(shù)據(jù)顯示，約90％的甲烷以吸附狀態(tài)深藏于煤體之中，而僅有約10％的甲烷以游離狀態(tài)存在。這種特殊的存在形態(tài)，使得煤礦瓦斯的治理變得尤為復(fù)雜和艱巨。
2、在煤礦生產(chǎn)的眾多災(zāi)害中，采空區(qū)瓦斯涌出無疑是最為嚴重的一種。它不僅嚴重威脅著煤礦的安全生產(chǎn)，還容易導(dǎo)致上隅角瓦斯超限，進而引發(fā)工作面設(shè)備停運，對煤礦生產(chǎn)造成不可估量的損失。特別是在我國煤礦深部煤層，由于地質(zhì)條件的特殊性，如高地應(yīng)力、高瓦斯壓力以及低滲透性等，使得瓦斯治理的難度進一步加大。
3、為了有效防治煤礦采空區(qū)瓦斯涌出災(zāi)害，業(yè)界已經(jīng)探索出了多種方法。其中，插管抽采、傾向鉆孔、頂板走向鉆孔、高抽巷、以孔代巷以及鄰巷大直徑鉆孔抽采等方法各具特色，但同時也存在著各自的局限性。
4、插管抽采采空區(qū)瓦斯是一種相對簡單的方法，通過在回采工作面回風(fēng)巷一側(cè)鋪設(shè)瓦斯抽采管路，將管路一端與低負壓抽采系統(tǒng)相連，另一端置于采空區(qū)內(nèi)進行敞口抽采。這種方法工藝及運行管理簡單，但抽采濃度較低，因此僅適用于采空區(qū)瓦斯涌出量不嚴重的情況。
5、傾向鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯則是在回采工作面回風(fēng)順槽內(nèi)靠近回采面一側(cè)，向采空區(qū)裂隙帶下邊界高度施工鉆孔進行抽采。這種方法的優(yōu)點是施工及運行管理簡單，不用掘鉆場，但每個抽采鉆孔的有效作用
6、頂板走向鉆孔方法則是在回采工作面回風(fēng)順槽內(nèi)掘鉆場，并在鉆場靠近切眼一側(cè)施工平行于煤層頂板的鉆孔進行抽采。這種方法的優(yōu)點是抽采濃度較高，鉆孔工程量較傾向鉆孔小，抽采連續(xù)不間斷。然而，鉆場工程量大，管理復(fù)雜，抽采量受限，當工作面采空區(qū)涌出量達到一定量時，該方法無法解決上隅角超限問題。
7、高抽巷方法是一種原理和頂板走向鉆孔類似的方法，但用巷道來取代鉆孔，能顯著提高抽采量。然而，這種方法的投資巨大，僅適用于采空區(qū)瓦斯涌出較大，頂板走向鉆孔無法解決的情況。
8、以孔代巷方法則是用較大孔徑的定向鉆孔來代替高抽巷。這種方法的優(yōu)點是鉆場數(shù)量大幅度減少，抽采量也比頂板走向鉆孔要大些。但鉆孔施工工效較普鉆低，投資介于頂板走向鉆孔和高抽巷之間，因此投資仍然偏大。
9、鄰巷大直徑鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯方法則是在相鄰工作面實施大直徑鉆孔直接通到本工作面的采空區(qū)進行抽采。這種方法的優(yōu)點是抽采濃度比插管濃度高，但施工工藝復(fù)雜，容易塌孔，下套管工藝更復(fù)雜，投資大，不經(jīng)濟。
10、綜上所述，上述所有治理方法雖各有特色，但在特定條件下均存在不足之處。尤其是當面臨鄰近煤層距離開采層9米、開采層厚度為3米、鄰近煤層厚度為1米且瓦斯含量較高的復(fù)雜情況時，即便是被認為最為有效的高抽巷法，也無法完全避免上隅角及回風(fēng)巷瓦斯超限的現(xiàn)象。因此，迫切需要一種新的解決方案來克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，確保煤礦生產(chǎn)的持續(xù)安全與穩(wěn)定。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本專利技術(shù)的目的在于提供一種適用于高瓦斯煤礦鄰近煤層的采空區(qū)瓦斯治理方法，以大幅提高鄰近煤層的預(yù)抽率，保證綜采工作面回采期間鄰近煤層向采空區(qū)涌出的瓦斯量可控，并大幅提高采空區(qū)的瓦斯抽采量，提高礦井生產(chǎn)的安全性。
2、為達到上述目的，本專利技術(shù)提供一種適用于高瓦斯煤礦鄰近煤層的采空區(qū)瓦斯治理方法，包括以下步驟：
3、布置基礎(chǔ)通風(fēng)回路：掘進形成綜采工作面，在本煤層下部巖層中開掘集中回風(fēng)巷、集中主運巷和集中輔運巷，并進一步開掘與綜采工作面的切眼相連通的進風(fēng)順槽和回風(fēng)順槽；
4、布置高抽巷：在鄰近煤層的底板下方以平行于回采工作面的回風(fēng)順槽的方式布置高抽巷，高抽巷的頂板高于鄰近煤層的頂板；
5、布置抽采鉆場和抽采鉆孔：在高抽巷朝向進風(fēng)順槽一側(cè)的煤壁中間隔布置至少兩個抽采鉆場，采用“開孔扇形、終孔平行”的定向鉆孔方式在抽采鉆場中朝綜采工作面的切眼開設(shè)多個抽采鉆孔；
6、布置抽采管路：在高抽巷中布置高負壓抽采管路和低負壓抽采管路，高負壓抽采管路與各抽采鉆孔連通；
7、配置抽采模式：回采前，各抽采鉆孔通過高負壓抽采管路預(yù)抽鄰近煤層的瓦斯；回采時，抽采鉆孔的孔底被切斷從而與采空區(qū)相連通，高負壓抽采管路和低負壓抽采管路同時抽采采空區(qū)的瓦斯。
8、可選的，配置抽采模式還包括：隨著回采工作面的逐漸推進，逐步拆除高抽巷的密閉外墻與各個抽采鉆場，并逐步拆除各個抽采鉆場內(nèi)的高負壓抽采管路和低負壓抽采管路，高抽巷和抽采鉆孔同時抽采采空區(qū)的瓦斯。
9、可選的，布置抽采鉆孔時，抽采鉆孔包括主鉆孔和由主鉆孔分支形成的子鉆孔，每個主鉆孔最多分支形成2個子鉆孔。
10、可選的，布置抽采鉆孔時，每個抽采鉆場共開設(shè)15個孔徑為96mm的抽采鉆孔，相鄰兩抽采鉆孔的終孔間距為10m。
11、可選的，布置抽采鉆孔時，與高抽巷相距最近的抽采鉆孔的水平投影與高抽巷間距為10m。
12、可選的，布置抽采鉆場時，在高抽巷朝向進風(fēng)順槽一側(cè)的煤壁中按間隔300m布置有至少兩個抽采鉆場，抽采鉆場的布置順序為：沿著從停采線至切眼的方向依次布置。
13、可選的，布置抽采鉆場時，在高抽巷朝向進風(fēng)順槽一側(cè)的煤壁中布置第一抽采鉆場和第二抽采鉆場，第一抽采鉆場和第二抽采鉆場的高度為2.6m、寬度為3.5m、深度為5m。
14、可選的，本煤層的厚度為3m，鄰近煤層的厚度為1m，二者間距為9m。
15、可選的，布置高抽巷時，高抽巷在水平面上的投影與回風(fēng)順槽相距35m，高抽巷的高度為2.6m、寬度為3m。
16、可選的，布置高抽巷時，高抽巷密閉位置位于抽采鉆場與切眼之間，密閉外墻與抽采鉆場距離10m。
17、本專利技術(shù)的有益效果在于：
18、本專利技術(shù)所公開的采空區(qū)瓦斯治理方法，針對高瓦斯煤礦低透氣性的煤層及其鄰近煤層，提供了一種全新的解決方案，其有益效果顯著，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：
19、首先，通過布置基礎(chǔ)通風(fēng)回路和高抽巷，并使高抽巷的頂板高于鄰近煤層的頂板，從而保證抽采鉆孔能夠分布在本煤層和鄰近煤層中，從而在物理上構(gòu)建了有效的針對本煤層采空區(qū)和鄰近煤層的瓦斯抽采通道。這種布局不僅為后續(xù)的瓦斯抽采提供了便利，而且確保了抽采過程的高效進行。
20、其次，本專利技術(shù)采用“開孔扇形、終孔平行”的定向鉆孔方式，在高抽巷朝向進風(fēng)順槽一側(cè)的煤壁中間隔布置抽采鉆場，并開設(shè)多個抽采鉆孔。這種鉆孔布置方式，能夠最大限度地覆蓋瓦斯積聚區(qū)域，提高瓦斯抽采的效率和準確性。同時，通過布置高負壓抽采管路和低負壓抽采管路，本專利技術(shù)實現(xiàn)了根據(jù)開采模式靈活配置抽采模式的功能，進一步提升了瓦斯治理的效果。
21、在回采前，各抽采鉆孔通過高負壓抽采管路預(yù)抽鄰近層本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種適用于高瓦斯煤礦鄰近煤層的采空區(qū)瓦斯治理方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采空區(qū)瓦斯治理方法，其特征在于：配置抽采模式還包括：隨著回采工作面的逐漸推進，逐步拆除高抽巷(600)的密閉外墻與各個抽采鉆場(610)，并逐步拆除各個抽采鉆場(610)內(nèi)的高負壓抽采管路(630)和低負壓抽采管路(640)，高抽巷(600)和抽采鉆孔(620)同時抽采采空區(qū)的瓦斯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采空區(qū)瓦斯治理方法，其特征在于：布置抽采鉆孔(620)時，抽采鉆孔(620)包括主鉆孔和由主鉆孔分支形成的子鉆孔，每個主鉆孔最多分支形成2個子鉆孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的采空區(qū)瓦斯治理方法，其特征在于：布置抽采鉆孔(620)時，每個抽采鉆場(610)共開設(shè)15個孔徑為96mm的抽采鉆孔(620)，相鄰兩抽采鉆孔(620)的終孔間距為10m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的采空區(qū)瓦斯治理方法，其特征在于：布置抽采鉆孔(620)時，與高抽巷(600)相距最近的抽采鉆孔(620)的水平投影與高抽巷(600)間距為10m。p>
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采空區(qū)瓦斯治理方法，其特征在于：布置抽采鉆場(610)時，在高抽巷(600)朝向進風(fēng)順槽(400)一側(cè)的煤壁中按間隔300m布置有至少兩個抽采鉆場(610)，抽采鉆場(610)的布置順序為：沿著從停采線至切眼(700)的方向依次布置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的采空區(qū)瓦斯治理方法，其特征在于：布置抽采鉆場(610)時，在高抽巷(600)朝向進風(fēng)順槽(400)一側(cè)的煤壁中布置第一抽采鉆場(611)和第二抽采鉆場(612)，第一抽采鉆場(611)和第二抽采鉆場(612)的高度為2.6m、寬度為3.5m、深度為5m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采空區(qū)瓦斯治理方法，其特征在于：本煤層(800)的厚度為3m，鄰近煤層(900)的厚度為1m，二者間距為9m。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的采空區(qū)瓦斯治理方法，其特征在于：布置高抽巷(600)時，高抽巷(600)在水平面上的投影與回風(fēng)順槽(500)相距35m，高抽巷(600)的高度為2.6m、寬度為3m。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采空區(qū)瓦斯治理方法，其特征在于：布置高抽巷(600)時，高抽巷(600)密閉位置位于抽采鉆場(610)與切眼(700)之間，密閉外墻與抽采鉆場(610)距離10m。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種適用于高瓦斯煤礦鄰近煤層的采空區(qū)瓦斯治理方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采空區(qū)瓦斯治理方法，其特征在于：配置抽采模式還包括：隨著回采工作面的逐漸推進，逐步拆除高抽巷(600)的密閉外墻與各個抽采鉆場(610)，并逐步拆除各個抽采鉆場(610)內(nèi)的高負壓抽采管路(630)和低負壓抽采管路(640)，高抽巷(600)和抽采鉆孔(620)同時抽采采空區(qū)的瓦斯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采空區(qū)瓦斯治理方法，其特征在于：布置抽采鉆孔(620)時，抽采鉆孔(620)包括主鉆孔和由主鉆孔分支形成的子鉆孔，每個主鉆孔最多分支形成2個子鉆孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的采空區(qū)瓦斯治理方法，其特征在于：布置抽采鉆孔(620)時，每個抽采鉆場(610)共開設(shè)15個孔徑為96mm的抽采鉆孔(620)，相鄰兩抽采鉆孔(620)的終孔間距為10m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的采空區(qū)瓦斯治理方法，其特征在于：布置抽采鉆孔(620)時，與高抽巷(600)相距最近的抽采鉆孔(620)的水平投影與高抽巷(600)間距為10m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采空區(qū)瓦斯治理方法，其特征在于...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高振勇，周厚權(quán)，馬錢錢，史永濤，陳賓，袁德權(quán)，蔣雯吉，賈麗明，張穎異，
申請(專利權(quán))人：中煤科工集團重慶研究院有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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